[發明專利]一種基于人體姿態方位估算的摔跤檢測方法

在審

• 申請號: 202010532727.X
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111914619A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 毛愛華;羅潔;賀軼南
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

本發明公開了一種基于人體姿態方位估算的摔跤檢測方法，該方法包括如下步驟：手機端接收傳感器集成設備測量的人體運動數據并進行輸入校正；通過卡爾曼濾波融合人體數據和消除干擾項；根據人體運動數據進行人體姿勢角度估算；根據人體運動數據和人體姿勢角度進行摔跤檢測判斷。本發明將檢測方法整合在手機端上，用戶僅需佩戴一塊輕便的傳感器集成設備，手機端下載配套的客戶端，就可以實現魯棒的摔跤檢測。當用戶出現摔跤的情況時，手機端能及時發出警報。用戶可以將傳感器集成設備佩戴在軀干或腿部等任意部位，當傳感器集成設備被佩戴在腰部和腿部時，摔跤檢測的準確率達到100％。

技術領域

本發明屬于摔跤檢測技術領域，具體涉及一種基于人體姿態方位估算的摔跤檢測方法。

背景技術

對于老年人和腿腳不方便的病人來說，一次不小心的摔跤會對他們產生巨大的傷害，嚴重時還會導致致殘性骨折。若發生摔跤時，無法得到及時的救助，將會造成更為嚴重的二次傷害，甚至危及生命安全。因此近年來很多的摔跤檢測方法被提出，以便當意外發生時，救援人員能夠及時趕到從而避免后續傷害的發生。

在中國公開號為CN110111532A的專利中公開了一種老年人行走提醒及摔跤用警報裝置，該裝置能在老人行走時發出提示音，當老人摔跤后能夠自行發出蜂鳴聲，進行報警呼救。該方法的原理十分簡單，通過水銀管和銅線即可實現摔跤判斷的功能。當老人正常行走時，受震動影響，水銀和銅線間歇性導通，蜂鳴器僅發出提示音。當老人摔跤時，水銀和銅線完全接觸，電路成連通狀態，蜂鳴器會發出連續的警報聲，引起周圍人群注意，從而實現老年人的搭救工作。該方法的思路簡單，使用純物理的方法實現了對摔跤的檢測和預警，裝置十分輕便易于攜帶。但該方法的主要材料為水銀，常溫下即可蒸發為有劇毒的水銀蒸汽，當摔跤發生時，若不慎將裝置中的水銀管打碎，可能對用戶造成二次傷害。同時該方法只能通過蜂鳴器向周圍行人求救，對于獨居老人或周圍沒有可施救者的情況并不適用，有很大的局限性。

而隨著電子元器件的不斷發展，摔跤檢測方法更多的是基于智能的可穿戴設備，并通過無線網絡或藍牙和手機相連，來提高用戶的體驗度。如在中國公開號為CN107784788A的專利中公開了一種可穿戴設備摔跤辨別系統，該發明的利益點為硬件設備本體，通過裝置外殼、觸控顯示屏、傳感器集成設備、內置電路系統集成為一個腕帶。通過硬件中傾角感測模塊檢測人體傾斜角來判斷用戶是否處于臥位的簡單檢測方法，但是在實際的使用中，由于倒地事件的不規則性，使得該種方法很容易產生誤判，用戶的平躺動作在實際測試中會容易被誤認為是摔跤事件。同時，該方法僅對于是否是摔跤事件進行了檢測，而沒有后續的處理，當用戶發生嚴重摔跤事件時，無法幫助用戶進行求救，系統的設計不夠人性化。

對于用戶摔跤的檢測，僅依賴用戶單一角度的變化容易誤判，授權號為CN105046882B的專利中提出了一種摔跤檢測方法及裝置，該方法使用加速度信號幅度向量值和角加速度值來共同判斷用戶是否發生摔跤。當加速度信號幅度向量高斯模糊值大于閾值時，若檢測窗口內摔跤概率值大于摔跤檢測閾值，該方法會判定用戶發生了摔跤。對于不同的檢測窗口大小、SVM權重和GSVM權重，該方法對于摔跤的檢測有不同的準確率。當檢測窗口大小為1500ms，SVM權重為0.4，GSVM權重為0.1時，該方法的誤檢測率最低，僅有1.33％。但整體而言，該方法檢測準確率都是低于100％的，并且該方法的檢測辨別過程則是通過服務器計算的，設備終端和服務器間通過網絡進行交互，當網絡信號不好或斷網時，該方法會產生較大的延遲或者失效，且沒有及時的預警措施。

除了使用可穿戴設備進行摔跤檢測以外，通過鞋墊進行摔跤檢測也是一種可選方式。在中國公開號為CN209928596U的專利中公開了一種可穿戴式老年人摔跤檢測裝置，該方法在鞋墊中封裝壓力傳感器集成設備、供電模塊、信號調理模塊和無線網絡模塊，使得用戶的摔跤動作可以通過鞋墊所受到壓力的變化來辨別。鞋墊中的壓力傳感器集成設備分為三級，分別被安裝在鞋墊的不同部位，當三級壓力傳感器集成設備所受到的壓力均小于壓力閾值時，需要對用戶壓力突變時間進行判斷，若壓力突變的時間小于2秒，則判定用戶處于跌倒狀態。該方法依賴于鞋墊對于摔跤的檢測，不能應用于不穿鞋墊的情況，因此該方法缺少對于用戶全方面的保護。